(57)【要約】【課題】  広い指向性を持ち、金属や水分を含有した物体に使用しても通信距離が低下せず、かつ、フレキシビリティに富んだ無線ＩＣタグを提供する。【解決手段】  合成樹脂からなる発泡材の誘電体１の表面全域に放射導電体２が形成され、誘電体１の裏面全域に裏面導電体４が形成されている。また、表面側の放射導電体２にはＩＣチップ３が搭載されている。なお、ＩＣチップ３の搭載された放射導電体２の部分には連続したかぎ状のスリット３ａが形成されている。放射導電体２と裏面導電体４は同じ寸法、または、裏面導電体４の寸法を放射導電体２の寸法の２倍以下にしてある。このような構成のマイクロストリップアンテナにすることによって、放射導電体２から放射される電波強度と裏面導電体４から放射される電波強度がほぼ同じになる両側方向指向性を示すので、指向性の広い無線ＩＣタグを実現することができる。【選択図】      図１
2006311372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップを搭載した放射電極とグランド電極との間に誘電体を介在させた構成のマイクロストリップアンテナを備える無線ＩＣタグであって、
前記放射電極と前記グランド電極はほぼ同じ大きさであることを特徴とする無線ＩＣタグ。
【請求項２】
ＩＣチップを搭載した放射電極とグランド電極との間に誘電体を介在させた構成のマイクロストリップアンテナを備える無線ＩＣタグであって、
前記グランド電極の寸法は前記放射電極の大きさの２倍以下であることを特徴とする無線ＩＣタグ。
【請求項３】
前記誘電体は合成樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項４】
前記合成樹脂発泡体は、アクリル、合成ゴム、ポリエチレンのいずれか、又はこれらの複合体であることを特徴とする請求項３に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項５】
前記合成樹脂発泡体の発泡率はゼロであることを特徴とする請求項４に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項６】
前記誘電体は紙であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項７】
前記放射電極と前記グランド電極は内容積が空洞の筐体の蓋側と底側にそれぞれ配置され、前記誘電体が前記放射電極と前記グランド電極の間の空気によって実現されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項８】
前記放射電極の形状は矩形、多角形、又は円形であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項９】
前記放射電極の形状は、前記ＩＣチップの搭載された給電部分がくびれ、前記給電部分の両側に存在する放射部分が広がったＨ型の形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項１０】
前記放射電極の形状は、前記ＩＣチップの搭載された給電部分がくびれ、前記給電部分の両側に存在する前記放射部分がそれぞれ半円形に形成され、前記給電部分と前記放射部分とによって円形となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項１１】
前記誘電体を薄膜樹脂とし、前記放射電極と前記グランド電極は前記薄膜樹脂を介して金属蒸着で薄膜形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
【請求項１２】
前記放射電極と前記グランド電極および前記誘電体には貫通する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップに記録されている情報を無線で送信する無線ＩＣタグ等に関し、特に、ＩＣチップから無線電波を送信するアンテナに改良を加えた無線ＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物品の情報管理や物流管理などに無線ＩＣタグが広く利用されている。さらには、動物などを特定したり管理したりするときにもこれらの無線ＩＣタグが利用され始めている。このような無線ＩＣタグは、情報を記録した小さなＩＣチップとＩＣチップに記録された情報を無線で送信する小さなアンテナとによって構成されている。このような無線ＩＣタグは、例えば、細長いアンテナの中央部付近に幅０．４ｍｍ×奥行き０.４ｍｍ×高さ０.１ｍｍ程度の小さなＩＣチップが取り付けられていて、物品や動物などに貼り付けて使用することができる。したがって、リーダライタを無線ＩＣタグにかざせば、非接触でＩＣチップに記録されている情報を読み取り、個々の物品や動物を管理することができる。このような無線ＩＣタグを物品や動物などに貼付するためには、無線ＩＣタグはできるだけ小さいことが望ましい。そのためには、無線ＩＣタグのアンテナを小さくする必要がある。
【０００３】
無線ＩＣタグに用いられるアンテナは主にダイポールアンテナである。図１４は、ダイポールアンテナを使用した従来の無線ＩＣタグの外観図であり、誘電体１０１の表面長手方向にλ／２（半波長）の長さの放射導電体（アンテナ）１０２が配置されている。また、放射導電体１０２のほぼ中央部には情報を記録したＩＣチップ１０３が搭載されている。ところが、図１４に示すような構成のダイポールアンテナでは、無線ＩＣタグを取り付ける物品の材質が金属である場合や、樹木、食肉、生体、野菜等の水分を含有する物質である場合は、通信距離が著しく低下して通信不能となることがある。
これらの物品に無線ＩＣタグを装着しても安定した通信距離を確保するためには、電波を放射する放射電極とグランド電極とを有し、これらの２電極の間に誘電体層を介在させた構造のアンテナ（以下、マイクロストリップアンテナという）を用いる必要がある。つまり、マイクロストリップアンテナは取り付け材料に依存されることなく安定した通信特性を得ることができる。しかし、このようなマイクロストリップアンテナから放射される電波はダイポールのアンテナとは異なり片側方向指向性を有している。図１５は、マイクロストリップアンテナを使用した従来の無線ＩＣタグの外観図であり、誘電体１１１の表面中央領域にＩＣチップ１１３を搭載した放射導電体（アンテナ）１１２が配置され、誘電体１１１の裏面全域に裏面導電体１１４がグランドとして配置されている。そして、グランドとして裏面導電体１１４を機能させるために、可能な限りその大きさを大きくし、通常の使用においては放射導電体１１２の２倍以上の大きさが要求されている。
【０００４】
図１６はアンテナの電波放射方向を示す図であり、（ａ）は図１４のダイポールアンテナのアンテナ指向性を表わし、（ｂ）は図１５のマイクロストリップアンテナのアンテナ指向性を表わしている。ダイポールアンテナは、図１６（ａ）に示すように放射導電体１０２の表面および裏面に電波の放射方向（以下、両側方向指向性という）を示すが、マイクロストリップアンテナは、グランドとしての裏面導電体１１４が存在するため図１６（ｂ）に示すように放射導電体１１２の表面のみに電波の放射方向（以下、片側方向指向性という）を示している。すなわち、マイクロストリップアンテナにおいては、グランドがグランド側の電波放射を遮断している。
【０００５】
なお、誘電体の表面と裏面にそれぞれアンテナとグランドが形成されたマイクロストリップアンテナについては種々の文献に報告されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。また、マイクロストリップアンテナを備えた小型無線機を動物の首などに装着する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５８５３９号公報（段落番号００１１〜００２２、及び図２参照）
【特許文献２】特開２００３−２８３２４１号公報（段落番号０００９〜００１５、及び図１、図２参照）
【特許文献３】特開平７−２４０６９６号公報（段落番号００４０〜００４２、及び図１５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ダイポールアンテナは、両側方向指向性を呈する利点はあるが、アンテナ長がλ/２のときに最大アンテナ効率を示すためにアンテナが長くなってしまい、結果的に無線ＩＣタグが大きくなってしまう。また、ダイポールアンテナはアンテナ部分の近傍に金属や水分を含有した物体が存在すると無線ＩＣタグの通信距離が著しく低下してしまう。一方、マイクロストリップアンテナはグランドの遮断作用で、金属や水分を含有した部材が電波放射に影響を及ぼさないが、片側方向指向性を呈するため、無線ＩＣタグの通信範囲が一方向に限定され、リーダライタで情報を読み取るとき、電波の放射方向を峻別しなければならない。
また、マイクロストリップアンテナを搭載する誘電体の構造体は主にテフロン（登録商標）やガラスエポシキなどのプリント基板材料により形成されている。そのため、無線ＩＣタグが硬い平板状となってフレキシビリティがなく、無線ＩＣタグを曲面物体や柔らかい物体などに装着することが難しい。また、前記の特許文献１や特許文献２の技術においてもフレキシビリティの問題は解消されていない。さらに、前記の特許文献３の技術はフレキシビリティの問題は解消されるが、マイクロストリップアンテナのため電波放射が一方向に限定されて情報の読取が不便である。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、広い指向性をもち、金属や水分を含有した物体に使用しても通信距離が低下することなく、かつ、フレキシビリティに富んだ無線ＩＣタグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線ＩＣタグは、前記の目的を達成するために創案されたものであり、ＩＣチップを搭載した放射電極とグランド電極との間に誘電体を介在させた構成のマイクロストリップアンテナを備える無線ＩＣタグであって、放射電極とグランド電極はほぼ同じ大きさであるものとした。
なお、グランド電極の大きさは放射電極の２倍以下であってもよい。
また、誘電体としては、アクリル、合成ゴム、又はポリエチレンなどの合成樹脂発泡体などのフレキシビリティのある材料を用いることができる。さらに、放射電極の形状は矩形、多角形、円形、又はＨ型形状などとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＩＣチップの送信に用いられるアンテナは、マイクロストリップアンテナであるため、金属や水分を含有した物体に使用しても、通信距離が短くなることはない。
また、マイクロストリップアンテナの裏面側におけるグランド電極の大きさを放射電極と同じようにして最適化したので、電波の放射は、放射電極からだけでなく、その一部が裏面のグランド電極側に回り込み、グランド電極側からも放射させることができる。その結果、表面・裏面の両方向に電波を放射させることができ、マイクロストリップアンテナでありながら、ダイポールアンテナと同様に広い通信範囲を確保することが可能となる。
さらに、マイクロストリップアンテナの誘電体材料に発泡体材料などのフレキシビリティのある材料を用いることによって、柔軟性のある無線ＩＣタグを形成することができる。これによって、無線ＩＣタグを例えば円形の金属パイプや家畜、ペットなどの生体に装着して使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〈発明の概要〉
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）に係る無線ＩＣタグについて好適な例をあげて説明する。本実施形態に係る無線ＩＣタグは、誘電体の両面に導電体を配置したマイクロストリップアンテナを用い、板状の発泡体を誘電体としてフレキシビリティを持たせ、かつグランドとしての導電体の形状、大きさを適切に設計することによって、マイクロストリップアンテナでありながらダイポールアンテナと同等の広い指向性を実現している。
【００１１】
さらに詳しく説明すると、マイクロストリップアンテナの電波放射部及びグランド電極部の導体形状は矩形、多角形、円形、又はＨ型の形状とし、ＩＣチップの実装位置は電波放射部の面上としている。さらに、グランド電極部と電波放射部とは同じ大きさとするか、又は、グランド電極部の寸法を電波放射部の寸法の２倍以下にしている。
マイクロストリップアンテナの電極間に配置される板状の誘電体は合成樹脂発泡体を使用してＩＣタグ全体にフレキシビリティを持たせている。
【００１２】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明係る無線ＩＣタグにおける第１実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図を示している。誘電体１の表面全域に放射導電体２が形成され、誘電体１の裏面全域に裏面導電体４が形成されている。また、表面側の放射導電体２の中央からずれた部位にはＩＣチップ３が搭載されている。ＩＣチップ３の搭載された放射導電体２の部分には連続したかぎ状のスリット３ａが形成されている。スリット３ａの一端が図示のように放射導電体２の端部まで伸びている。スリット３ａを跨いでＩＣチップ３の各端子（図示せず）がスリット３ａの両側の放射導電体２に接続されている。このスリット３ａは静電破壊防止対策及びインピーダンスマッチングを行うために形成されたものである。
【００１３】
マイクロストリップアンテナを形成する放射導電体２と裏面導電体４の両電極間に配置される誘電体１は、アクリル系、合成ゴム系、ポリエチレン系などの合成樹脂の発泡体を使用してＩＣタグの全体にフレキシビリティを持たせている。また、発泡体は、発泡率を大きくするにしたがい、誘電率が低くなる性質がある。このため、発泡体を使用することによって、発泡率を制御すれば、同じ材料でも所望の誘電率を調整することができる。なお、フレキシビリティを持たせるために、発泡材以外の材料を使用して同様に実現することができる。また、対象物の取付面が平坦で、フレキシビリティを持たせる必要がない場合、誘電体１の発泡率を０％にしたり、紙エポキシ、ガラスエポキシ、テフロン（登録商標）、セラミックなどのプリント基板材料を誘電体１として使用することができる。さらには空気層を形成して誘電体１を実現することもできる。
【００１４】
図１に示すマイクロストリップアンテナの放射導電体２及び裏面導電体４の導体形状は矩形の形状を示しているが、それに限らず、多角形や円形の形状にすることもできる。また、放射導電体２と裏面導電体４は図示のように同じ大きさとしてもよいし、裏面導電体４の大きさを放射導電体２の大きさの２倍以下にしてもよい。さらに、ＩＣチップ３の実装位置は放射導電体２の中央部に配置することもできる。なお、放射導電体２及び裏面導電体４は、金属箔を貼り付けて形成してもよいし、ＰＥＴ、ＰＥ、ポリイミド等の薄膜樹脂を介してアルミ等の金属による蒸着薄膜で形成してもよい。また、ＩＣチップ３の取付け面を誘電体面に直接に配置することもできる。ここでは、放射導電体２及び裏面導電体４は誘電体１と一体になって変形できればよい。
【００１５】
従来のマイクロストリップアンテナは、ガラスエポキシやテフロン（登録商標）などを主構造体とする電子機器に使用されるプリント基板に搭載されているため、無線ＩＣタグを構成したときに柔軟性がない。そのため、無線ＩＣタグを曲面形状の物品や動物等の生体に取り付けることが難しい。これに対して、本実施形態のＩＣチップタグ全体がフレキシビリティ性を有するため、そうした部品への取り付けが簡単になる。
【００１６】
また、従来のマイクロストリップアンテナは、電波の放射面と裏面のグランド電極とが誘電体を挟んで平行に配置され、かつ電波の放射面は裏面のグランド電極よりも面積が小さい構造となっている。言い換えれば、従来のマイクロストリップアンテナの構造においては、アンテナからの電界は電波の放射面と裏面のグランド電極との間で励振される。したがって、裏面のグランド電極の面積が電波の放射面の面積に比べて小さくなると、電波の放射面から裏面のグランド電極への電界の回り込みが大きくなり、裏面のグランド電極からの電波の放射が大きくなってしまう。
【００１７】
そこで、図１に示すように、電波の放射面（つまり、放射導電体２）の面積と裏面のグランド電極（つまり、裏面導電体４）の面積を等しくすることにより、両電極から放射される電波強度をほぼ等しくすることができる。ところが、従来のマイクロストリップアンテナよりグランド電極（裏面導電体４）の面積を小さくすることによって、無線ＩＣタグの取り付け物体からの影響を受けやすくなるが、ダイポールアンテナに比べれば取り付け物体からの影響を大幅に低減することができる。したがって、本実施形態の無線ＩＣタグでは、電波の放射面（放射導電体２）の面積と裏面のグランド電極（裏面導電体４）の面積を同じにすることにより、マイクロストリップアンテナが取り付け物体から受ける影響を低減し、かつダイポールアンテナと同等の広い放射特性を有することを可能とした。
【００１８】
図２は、図１に示すマイクロストリップアンテナのアンテナ指向性を示す図である。図１のマイクロストリップアンテナは放射導電体２と裏面導電体４とがほぼ同じ面積になっているため、図２に示すように、放射導電体２から放射される第１放射電波５ａと裏面導電体４から放射される第２放射電波５ｂはほぼ同じ電波強度となっている。つまり、図１に示すマイクロストリップアンテナはダイポールアンテナと同様な両側方向指向性を示している。実験結果によれば、図１に示すようなマイクロストリップアンテナで構成した無線ＩＣタグでは、両面側ともに７〜８ｃｍほど離れた距離からリーダライタによってＩＣチップ３の情報を読み取ることができる。
【００１９】
図３は、図１に示すマイクロストリップアンテナで構成された無線ＩＣタグを金属パイプに装着した例を示す概念図である。前記したように、無線ＩＣタグ全体がフレキシビリティに富んでいるので金属パイプ６に装着することができる。つまり、裏面導電体４、誘電体１及び放射導電体２は、それぞれ剥がれることなく金属パイプ６の曲面に沿って装着することができる。図３の場合は、裏面導電体４は金属パイプ６に接しているので、放射電波の方向は放射導電体２の表面側の方向のみとなるが、リーダライタを放射導電体２に近づければ金属パイプ６の属性や仕様などを読み取ることができる。なお、金属パイプ６ではなく、塩化ビニルパイプの場合はパイプの内側にも電波は放射されるので、パイプの内側からリーダライタによって塩ビパイプの属性や仕様などを読み取ることができる。
【００２０】
また、特に図示はしていないが、本実施形態の無線ＩＣタグはフレキシビリティに富んでいるので、豚、牛、やぎなどの家畜の耳に装着してそれらの家畜の情報などを管理することもできる。また、動物園においてキリンの首や象の耳などに無線ＩＣタグを装着することもできる。つまり、本実施形態の無線ＩＣタグを樹木、食肉、生体、野菜などのような水分を含有する物体に装着しても装着位置の形状になじんで固定することができると共に、それらの物体に含まれる水分の影響によって通信距離が低下するおそれはない。しかも、本実施形態の無線ＩＣタグに構成されているマイクロストリップアンテナは両側方向指向性を有しているので、家畜などが動いてもリーダライタは比較的広い範囲で無線ＩＣタグの情報を読み取ることができる。
【００２１】
≪第２実施形態≫
図４は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第２実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図を示している。誘電体１１の表面全域にはＨ型の放射導電体１２が形成され、誘電体１１の裏面全域には裏面導電体１４が形成されている。また、表面側の放射導電体１２にはＨ型のくびれ部分にＩＣチップ１３が搭載されている。なお、ＩＣチップ１３の搭載された放射導電体１２のくびれ部分には連続したかぎ状のスリット１３ａが形成されているが、第１実施形態で説明したように静電破壊防止対策及びインピーダンスマッチングを行うために形成されたものである。
【００２２】
誘電体１１の表面に形成されたＨ型の放射導電体１２は、誘電体１１の裏面全域に形成された裏面導電体１４と協働してマイクロストリップアンテナとして機能している。そして、くびれ部分にＩＣチップ１３を搭載することによって、くびれ部分がアンテナ電流を流す給電部分となり、両側部分（周辺部分）がアンテナ電波を放射する放射部分となる。
【００２３】
すなわち、このＨ型アンテナは、２点鎖線で示す比較例としての横長アンテナに対して、中央でくびれ部分を形成するように、両側で幅を広げた形状にすることにより、ＩＣチップ１３が放射導電体１２と接続するＨ型アンテナのくびれた部分で最大電流が得られ、ＩＣチップ１３を取り囲んだ放射導電体１２の周辺部分に電磁エネルギーが集中する。したがって、放射導電体１２によるＨ型アンテナのアンテナ幅Ｄを所定の値にすれば長さＬを短くしてもアンテナ効率が上がって通信距離が向上する。すなわち、電磁エネルギーの最も集中するアンテナの中央部分にＩＣチップ１３を搭載しているので、アンテナ効率が向上して通信距離を向上させることができる。
【００２４】
また、誘電体１１は、図１の第１実施形態の場合と同様に、合成樹脂の発泡体を使用してフレキシビリティを持たせている。さらに、電波の指向性についても図２の第１実施形態の場合と同様に両側方向指向性を有している。したがって、第１実施形態の場合と同様にパイプや家畜などに装着することができると共に広い指向性を実現することができる。
【００２５】
≪第３実施形態≫
第３実施形態では円形の無線ＩＣタグについて説明する。第３実施形態の円形の無線ＩＣタグについては、理解を容易にするために、比較例の無線ＩＣタグと本実施形態の無線ＩＣタグとを対比しながら説明する。図５は、比較例及び本発明の第３実施形態による円形の無線ＩＣタグの構成図であり、（ａ）は比較例の無線ＩＣタグの断面図、（ｂ）は比較例の無線ＩＣタグの斜視図、（ｃ）は第３実施形態の無線ＩＣタグの断面図、（ｄ）は第３実施形態の無線ＩＣタグの斜視図を示している。
【００２６】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例の無線ＩＣタグは、マイクロストリップアンテナとして機能させるために、面積の広い円板状の誘電体１３１ａの中央部分に円形Ｈ型の放射導電体１３２ａが形成されている。また、円形Ｈ型の放射導電体１３２ａの中央のくびれ部分にはＩＣチップ１３３ａが搭載されている。さらに、誘電体１３１ａの裏面全域に亘って裏面導電体１３４ａが形成されている。これによって、表面の放射導電体１３２ａ側の放射電波が裏面に回り込むのを防止している。なお、円形Ｈ型の放射導電体１３２ａの放射電波の放射特性については、前記の第２実施形態で説明したＨ型アンテナの内容と同じであるのでその説明は省略する。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）に示すような比較例の無線ＩＣタグは、円板状の誘電体１３１ａが大きいために無線ＩＣタグの構成が大きくなってしまって家畜の耳などに装着し難い。そこで、第３実施形態による円形の無線ＩＣタグでは、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、誘電体２１の表面全域に円形Ｈ型の放射導電体２２を形成し、誘電体２１の裏面全域に裏面導電体２４を形成する。また、表面側の放射導電体２２におけるＨ型のくびれ部分にＩＣチップ２３を搭載する。ＩＣチップ２３の搭載位置において、前記実施形態と同様に連続したかぎ状のスリット２３ａが形成されている。つまり、放射導電体２２の円形面積と裏面導電体２４の面積をほぼ同じにすることによって、表面の放射導電体２２側の放射電波が裏面に回り込むことが可能で、その結果、電波は両側から放射されることになる。また、図５に示す比較例に対して、裏面導電体２４が小さくなっているため、誘電体２１の円形面積を小さくすることもできるので、結果的に無線ＩＣタグを小さくすることができる。しかも、誘電体２１はフレキシビリティのある合成樹脂の発泡体を使用しているので、無線ＩＣタグを家畜の耳などに容易に装着することができる。
【００２８】
≪第４実施形態≫
図６は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第４実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。図６に示す第４実施形態のマイクロストリップアンテナは、図１に示す第１実施形態のマイクロストリップアンテナに対して、貫通した開口部８を設けたものである。このような開口部８を設けることによって、ボルトを挿通して家畜の耳やその他の物体に固着することができる。ＩＣチップ３は、開口部８を避けるため中央部からずらした位置に搭載されている。そして、ＩＣチップ３の搭載位置において、前記実施形態と同様に連続したかぎ状のスリット３ａが形成されている。開口部８を設けることによって放射導電体２や裏面導電体４の面積が若干小さくなるが、電波の両側方向指向性を維持することができる。なお、開口部８の位置は無線ＩＣタグの取り付け物体に合わせて任意に変更することができる。
【００２９】
≪第５実施形態≫
図７は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第５実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。図７に示す第５実施形態のマイクロストリップアンテナは、図４に示す第２実施形態のマイクロストリップアンテナに対して、中央部で貫通した開口部１８を設けたものである。ＩＣチップ１３を搭載するくびれ部分は中央部からずらした位置に設定されている。そしてＩＣチップ１３の搭載位置において前記実施形態と同様に連続したかぎ状のスリット１３ａが形成されている。
このような開口部１８を設けることによって、ボルトを挿通して家畜の耳やその他の物体に固着することができる。開口部１８を設けることによって放射導電体１２や裏面導電体１４の面積が若干小さくなるが、電波の両側方向指向性を維持することができる。なお、開口部１８の位置は、Ｈ型のくびれ部分を除き無線ＩＣタグの取り付け物体に合わせて任意に変更することができる。
【００３０】
≪第６実施形態≫
図８は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第６実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。図８に示す第６実施形態のマイクロストリップアンテナは、図５（ｄ）に示す第３実施形態のマイクロストリップアンテナに対して、中央部に貫通した開口部２８を設けたものである。ＩＣチップ２３を搭載するくびれ部分は中央部からずらした位置に設定されている。そしてＩＣチップ２３の搭載位置において前記実施形態と同様に連続したかぎ状のスリット２３ａが形成されている。
このような開口部２８を設けることによって、ボルトを挿通して家畜の耳やその他の物体に固着することができる。開口部２８を設けることによって放射導電体２２や裏面導電体２４の面積が若干小さくなるが、電波の両側方向指向性を維持することができる。なお、開口部２８の位置は、円形Ｈ型のくびれ部分を除き無線ＩＣタグの取り付け物体に合わせて任意に変更することができる。
【００３１】
≪第７実施形態≫
図９は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第７実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。第７実施形態のマイクロストリップアンテナでは、前記実施形態で示したような基板状の誘電体を用いないで、放射導電体３２と裏面導電体３４の間に空気層を作り、その間の空気を誘電体としている。すなわち、図９に示すように、蓋及び底のある台形円筒の筐体３１の内部において、底面に裏面導電体３４を貼付し、蓋の裏面にアンテナ基材３５及び放射電極としての放射導電体３２をこの順序で貼付する。
筐体３１とアンテナ基材３５とは粘着材または樹脂支持体を有する粘着材を使用して固定される。
放射導電体３２の形状は斜視図（ａ）で示すように円形Ｈ型とし、放射導電体３２のくびれ部分にスリット３３ａを形成し、ＩＣチップ３３を搭載する。また、底面に貼付した裏面導電体３４は放射導電体３２と同じ直径の円形にしてスリットは設けない。図９のように無線ＩＣタグを構成することによって空気を誘電体とすることができる。
【００３２】
≪第８実施形態≫
図１０は、本発明に係る無線ＩＣタグにおける第８実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１０に示す第８実施形態のマイクロストリップアンテナは、図９に示す第７実施形態のマイクロストリップアンテナに対して、筐体３１に貫通した開口部３８を設けたものである。このような開口部３８を設けることによって、ボルトを挿通して家畜の耳やその他の物体に固着することができる。開口部３８を設けることによって放射導電体３２や裏面導電体３４の面積が若干小さくなるが、電波の両側方向指向性を維持することができる。なお、開口部３８の位置は、円形Ｈ型のくびれ部分を除き無線ＩＣタグの取り付け物体に合わせて任意に変更することができる。
【００３３】
≪実験結果≫
次に、本発明によるマイクロストリップアンテナを用いた無線ＩＣタグによって、アンテナから放射される電波が良好な両側方向指向性を示す実験結果について説明する。図１１は、直径２５ｍｍの放射電極を用いたときの裏面グランド電極の直径の変化と通信距離の関係を示す特性図であり、横軸に裏面グランド電極の直径（ｍｍ）を表わし、縦軸に通信距離（ｍｍ）を表わしている。
【００３４】
すなわち、図１１の特性図は、図５（ｂ）に示すような円形の無線ＩＣタグを用いて、表面電極（つまり、放射導電体１３２ａ）の直径を２４ｍｍに固定し、誘電体１３１と共に裏面グランド電極（つまり、裏面導電体１３４ａ）の直径を変化させたときの、表面電極（放射導電体１３２ａ）及び裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の放射電波による通信距離の変化を表わしている。
【００３５】
表面電極（放射導電体１３２）の直径が２４ｍｍである場合、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が表面電極の約２倍の４５ｍｍより大きいときは、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）からは全く電波は放射されず、表面電極（放射導電体１３２）から全ての電波が放射されている。そのため、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が表面電極の２倍より大きいときは、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）側の通信距離はゼロであり、表面電極（放射導電体１３２）の通信距離は５５ｍｍで一定となっている。
【００３６】
ところが、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が表面電極の直径の２倍以下になると、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）からも電波が放射し始め、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が小さくなるにしたがって裏面グランド電極（裏面導電体１３４）からの電波の放射強度が強くなる。すなわち、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が２倍以下になると、表面電極（放射導電体１３２）の電波が裏面に回るために、表面電極（放射導電体１３２）の電波の放射強度が下がりながら、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の電波の放射強度が上昇する。そのため、表面電極（放射導電体１３２）の通信距離が徐々に短くなると共に裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の通信距離が徐々に長くなっている。
【００３７】
一方、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が４０ｍｍより小さくなると、表面電極（放射導電体１３２）と裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の電波の放射強度は共に上昇する。つまり、表面電極（放射導電体１３２）と裏面グランド電極（裏面導電体１３４）は共に通信距離が長くなる。そして、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が表面電極（放射導電体１３２）の直径の２４ｍｍと等しくなると、表面電極（放射導電体１３２）の電波の放射距度と裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の電波の放射距度は共に最大となる。つまり、裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の直径が表面電極（放射導電体１３２）の直径と等しくなると、表面電極（放射導電体１３２）の通信距離と裏面グランド電極（裏面導電体１３４）の通信距離は共に１３５ｍｍで最大の通信距離となる。
【００３８】
つまり、図５（ｄ）に示すように、放射導電体２２の円形面積と裏面導電体２４の面積をほぼ同じにすることにより、両側方向指向性を実現することができるとともに、両側方向から同じ強度の電波を放射することができる。その結果、通信距離が長く、かつ指向性の広い無線ＩＣタグを実現することができる。
【００３９】
図１２は、合成樹脂の発泡体の発砲率と誘電率の関係を示す特性図であり、横軸に発泡率を表わし、縦軸に誘電率を表わしている。図１２に示すように、発泡率が低くなるにしたがって（つまり、合成樹脂に空気が含まれる割合が少なくなるにしたがって）、合成樹脂本来の誘電率に近づいて行く。そのため、マイクロストリップアンテナに使用する合成樹脂の発泡率を変えることによって、所望の誘電率の誘電体にすることができる。例えば、誘電率が１．３の誘電体を用いたい場合は、合成樹脂の発泡率を５０％にするというような制御を行うことができる。
無線ＩＣタグを製造する場合には、例えば図１に示す構成では、図１３に示すように、放射導電体２と誘電体１の間に基材２ａを介在させ、ＩＣチップ３と放射導電体２と基材２ａとが組まれて一体となったインレットとして発泡体系の誘電体１に貼り付けるという製造方法をとればよい。この場合、基材２ａに例えば０．０３〜０．５ｍｍの厚さのＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミドなどの柔軟性のある樹脂を使用すれば、そのフレキシビリティ性が損なわれない。なお、誘電体１は例えば０．３〜２．０ｍｍの間の範囲内に設定することができる。アンテナの特性で誘電体１の厚さがこの範囲を超えるような場合には、誘電体１が発泡材なら、発泡率を調整し最終的にこの範囲に収まるようにすればよい。
【００４０】
本実施形態の無線ＩＣタグによれば、広い指向性と良好なフレキシビリティを備えているので、家畜などに装着してそれらの属性を管理することができると共に、交通システム、ビル管理システム、アミューズメント施設、あるいは医療分野などに利用することができる。例えば、医療分野においては、現在では、病院での患者の取り間違えを防ぐために、バーコードの付いたリストバンドを患者の腕や足に巻いている。しかし、バーコードを読み取るためには、布団や毛布をかけて寝ている患者を起こさなければならない。しかし、本実施形態による無線ＩＣタグを患者に装着すれば、電波が布団や毛布を通過するために患者を起こさなくても患者の属性や医療経過などを読み取ることができる。また、本実施形態による無線ＩＣタグは、患者に対して正しい点滴パックを与えたか否かの確認を行うときにも利用することができるので、病院の現場におけるＩＴ化に役立たせることが可能となる。
【００４１】
また、他の医院における治療の履歴や患者の血液型、アレルギー体質などを記録した無線ＩＣタグを読み取ることにより、治療に必要な情報が担当部門へ迅速に伝達することができるので、患者に適切な治療を受けさせることができる。さらに、無線ＩＣタグを搭載したリストバンドを患者に付けることにより、本人確認の正確性を一段と高めることができるので医療ミスを防止することができる。さらに、カルテの追跡を行うためのカルテ管理や、確実な管理が求められる医薬品のトレースなどにも本実施形態の無線ＩＣタグを利用することができる。このような病院における無線ＩＣタグの活用によって、医療の信頼性を一段と向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第１実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図を示す。
【図２】図１に示すマイクロストリップアンテナのアンテナ指向性を示す図である。
【図３】図１に示すマイクロストリップアンテナで構成された無線ＩＣタグを金属パイプに装着した例を示す概念図である。
【図４】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第２実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図を示す。
【図５】比較例及び本発明の第３実施形態による円形の無線ＩＣタグの構成図であり、（ａ）は比較例の無線ＩＣタグの断面図、（ｂ）は比較例の無線ＩＣタグの斜視図、（ｃ）は第３実施形態の無線ＩＣタグの断面図、（ｄ）は第３実施形態の無線ＩＣタグの斜視図を示す。
【図６】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第４実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。
【図７】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第５実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。
【図８】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第６実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図である。
【図９】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第７実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】本発明に係る無線ＩＣタグにおける第８実施形態のマイクロストリップアンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】直径２５ｍｍの放射電極を用いたときの裏面グランド電極の直径の変化と通信距離の関係を示す特性図である。
【図１２】合成樹脂の発泡体の発砲率と誘電率の関係を示す特性図である。
【図１３】無線ＩＣタグの製造に関する説明図である。
【図１４】ダイポールアンテナを使用した従来の無線ＩＣタグの外観図である。
【図１５】マイクロストリップアンテナを使用した従来の無線ＩＣタグの外観図である。
【図１６】アンテナの電波放射方向を示す図であり、（ａ）は図１４のダイポールアンテナのアンテナ指向性を表わし、（ｂ）は図１５のマイクロストリップアンテナのアンテナ指向性を表わす。
【符号の説明】
【００４３】
１、１１、２１      誘電体
２、１２、２２、３２      放射導電体
３、１３、２３、３３      ＩＣチップ
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ    スリット
４、１４、２４、３４      裏面導電体
５ａ    第１放射電波
５ｂ    第２放射電波
６      金属パイプ
８、１８、２８、３８      開口部
３１    筐体
３５    アンテナ基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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